资源简介

(共117张PPT)
第1节　钠及其化合物
第2节　铁及其化合物
第3节　金属资源的开发利用
目 录
CONTENTS
微专题1
化工流程题解题策略
第1节　钠及其化合物
一、活泼的金属单质——钠
1.物理性质:银白色固体,质软(可用小刀切割),熔点97.79 ℃,沸点882.9 ℃;密度比水小,
比煤油大,常保存在煤油中。
2.化学性质
(1)与非金属单质反应
①与Cl2反应:2Na+Cl2 2NaCl。
②与O2反应:常温下,4Na+O2 2Na2O;加热条件下,2Na+O2 Na2O2。
(2)与水、乙醇、乙酸反应
知识清单
①2Na+2H2O 2NaOH+H2↑。
②2Na+2CH3CH2OH 2CH3CH2ONa+H2↑。
③2Na+2CH3COOH 2CH3COONa+H2↑。
注意
①钠与酸溶液反应时,先与酸反应,剩余的钠再与水反应。②钠与CuSO4溶液反应时,先
与水反应,生成的NaOH再与CuSO4反应生成蓝色的Cu(OH)2沉淀。③实验室用剩的钠,
要放回原瓶,不能随意丢弃。
3.制备:常用电解熔融氯化钠的方法制取金属钠——2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑。
4.用途与性质的关系
用途 所利用的性质 具体示例
冶炼金属(如钛、锆、铌、钽) 金属钠具有还原性 4Na+TiCl4 4NaCl+Ti
制造高压钠灯 钠蒸气放电产生的黄光射程远、透
雾能力强 常用作路灯
制成钠钾合金 钠钾合金的熔点低,常温下呈液态,导
热性好 作原子反应堆的传热物质
　
知识拓展
　　①钠汞齐具有缓和的还原性,常在有机合成中作还原剂。钠在实验室中常用来除
去残留在有机溶剂中的微量水分。②用金属Na制取Na2O:2NaNO3+10Na 6Na2O+
N2↑。
氧化钠(Na2O) 过氧化钠(Na2O2)
色、态
白色固体 淡黄色固体
类别
碱性氧化物 过氧化物(非碱性氧化物)
氧元素化合价
-2 -1
电子式
阴、阳离子个数比
1∶2 1∶2
二、钠的氧化物——Na2O和Na2O2
化学性质 与水反应 Na2O+H2O 2NaOH 2Na2O2+2H2O 4NaOH+
O2↑
与CO2反应 Na2O+CO2 Na2CO3 2Na2O2+2CO2 2Na2CO3
+O2
与酸(盐酸)反应 Na2O+2HCl 2NaCl+H2 O 2Na2O2+4HCl 4NaCl+2
H2O+O2↑
主要用途
用于制取少量Na2O2、烧碱 强氧化剂、漂白剂、供氧
剂、消毒剂
　
归纳总结
①Na2O2中氧元素呈-1价,既有氧化性又有还原性,一般表现氧化性,其氧化性表现如下:

当遇到酸性KMnO4溶液时,表现还原性,被氧化为O2。
②在加热条件下Na2O与O2反应可生成Na2O2,化学方程式为2Na2O+O2 2Na2O2。
③遇CO2、H2O时,Na2O2发生自身氧化还原反应(歧化反应),反应中2Na2O2~O2~2e-。
三、碳酸钠和碳酸氢钠
1.性质比较
碳酸钠(Na2CO3) 碳酸氢钠(NaHCO3)
俗名 纯碱、苏打 小苏打
色、态 白色粉末 细小白色晶体
溶于水的热效应 放热 吸热
水溶液的酸碱性 碱性 碱性
与盐酸反应的热效应 放热 吸热
热稳定性 受热不分解 2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O
与盐酸反应 Na2CO3+2HCl 2NaCl+ CO2↑+H2O NaHCO3+HCl NaCl+CO2↑+H2O
相互转化 Na2CO3 NaHCO3
用途 用于纺织、制皂、造纸、制玻璃等
用于制药、焙制糕点等
2.Na2CO3与NaHCO3的鉴别方法
(1)利用热稳定性不同

(2)利用和酸反应生成气体的现象不同

(3)利用溶液的酸碱性不同

四、焰色试验
1.产生焰色的本质:原子核外电子跃迁释放能量。为物理变化。
2.实验步骤
　
注意
实验中也可用洁净的无锈铁丝代替铂丝。
金属元素 锂 钠 钾 铷
焰色 紫红色 黄色 紫色 紫色
金属元素 钙 锶 钡 铜
焰色 砖红色 洋红色 黄绿色 绿色
3.一些金属元素的焰色
注意
观察钾元素的焰色要透过蓝色钴玻璃。
五、侯氏制碱法
1.工艺流程
注意
NH3溶解度大,CO2溶解度小,故先向饱和食盐水中通入NH3,再通入CO2,有助于反应进行。
2.反应原理
(1)产生NaHCO3的反应:NH3+NaCl+CO2+H2O NaHCO3↓+NH4Cl(利用了物质溶解度
的差异,碳酸氢钠的溶解度最小,析出)。
(2)产生Na2CO3的反应:2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O。
3.绿色化学思想:循环使用的物质为CO2、NaCl。
4.优点(与索尔维法制纯碱相比):食盐利用率提高,可达98%;副产物NH4Cl可作氮肥。
六、碱金属单质的性质及递变性
1.物理性质的相似性和递变性
锂(Li) 钠(Na) 钾(K) 铷(Rb) 铯(Cs)
原子半径 从锂(Li)到铯(Cs)依次增大
单质颜色 除铯略带金色光泽外,其余均为银白色
单质密度 ρLi<ρK<ρNa<ρRb<ρCs(注意钾的特殊性)
单质熔、沸点 从锂(Li)到铯(Cs)依次降低
2.化学性质的相似性和递变性
锂(Li) 钠(Na) 钾(K) 铷(Rb) 铯(Cs)
与O2反应 从Li→Cs反应越来越剧烈,产物越来越复杂
Li2O Na2O、Na2O2 K2O、K2O2、KO2 更复杂的氧化物
与H2O反应 从Li→Cs反应越来越剧烈
缓和 剧烈 轻微爆炸 剧烈爆炸
氢氧化物 碱性:LiOH还原性 从锂到铯依次增强
1.下列有关物质性质的应用错误的是 (　　　 )
A.苯甲酸钠可用作增味剂
B.碘酸钾可用作营养强化剂
C.NaH可用作野外生氢剂
D.NaOH和铝粉的混合物可用作管道疏通剂
即练即清
A
　
解析　苯甲酸钠是一种食品防腐剂,不是增味剂,A错误;碘酸钾能补充人体所需碘元素,
属于营养强化剂,B正确;NaH能与水反应生成H2(NaH+H2O NaOH+H2↑ ),可用作野
外生氢剂,C正确;铝粉、NaOH与水混合反应放热且产生大量气体,同时NaOH具有一定
的腐蚀性,从而可疏通管道,D正确。
　
知识拓展
NaH中H显-1价,遇水发生反应生成H2,在此反应中H2O中的H化合价降低。类似的物质
还有CaH2。
2.(2025北京东城一模,6)关于含少量氧化钠的过氧化钠样品,下列说法不正确的是
(　　　 )
A.阴、阳离子个数比为1∶2
B.钠露置在空气中最终转化为该样品
C.能与水反应,放出热量
D.测定氧化钠质量分数的方案:取a g样品溶于足量盐酸,蒸干、灼烧,得b g固体
B
　
解析　Na2O由Na+和O2-构成,Na2O2由Na+和 构成,不论二者如何混合,阴、阳离子个数
比均为1∶2,A正确。Na Na2O NaOH Na2CO3·xH2O Na2CO
3,B错误。Na2O和Na2O2均可与水反应,且均放热,C正确。设样品中Na2O、Na2O2的物质
的量分别为x mol、y mol,可列式:62x+78y=a;Na2O、Na2O2与足量盐酸反应生成NaCl,依
据钠原子守恒可列式:(2x+2y)×58.5=b,两式联立可求出Na2O、Na2O2的物质的量,根据m
=nM,可求出二者的质量,接着计算Na2O在样品中的质量分数,D正确。
3.(2025四川南充二诊,9)实验室用下图所示装置模拟侯氏制碱法制取NaHCO3。下列说
法错误的是 (　　　 )
A.实验时应先打开K1,一段时间后打开K2
B.饱和NaHCO3溶液可除去CO2中的少量HCl
C.该装置设计存在缺少尾气处理的缺陷
D.装置C中的多孔球泡目的是使CO2快速溶解
A
　
解析　NH3极易溶于水,CO2在水中溶解度较小,应先打开K2通入NH3,使溶液呈碱性;再
打开K1通入CO2,促进CO2溶解,A错误;NaHCO3能与HCl反应生成CO2,且CO2在饱和
NaHCO3溶液中的溶解度很小,故可用饱和NaHCO3溶液除去CO2中的少量HCl,B正确;
NH3直接排放会污染空气,应在C装置支管处增加尾气处理装置,C正确;装置C中的多孔
球泡可以增大CO2与溶液的接触面积,使CO2快速溶解,D正确。
4.(2022天津,13,14分)金属钠及其化合物在人类生产生活中起着重要作用。回答下列
问题:
(1)基态Na原子的价层电子轨道表示式为________________。
(2)NaCl熔点为800.8 ℃,工业上采用电解熔融NaCl制备金属Na。电解反应方程式如下:
2NaCl(l) 2Na(l)+Cl2(g)
加入 CaCl2的目的是___________________________________。
　作助熔剂,降低NaCl的熔点,节省能耗
(或 )
(3)Na2O2的电子式为_______________________。在25 ℃和101 kPa时,Na与O2反应生成
1 mol Na2O2放热510.9 kJ,写出该反应的热化学方程式:____________________________
______________________。
(4)采用空气和Na为原料可直接制备Na2O2。空气与熔融金属Na反应前需依次通过
______、______(填序号)
a.浓硫酸　　　　b.饱和食盐水
c.NaOH溶液　　　　d.KMnO4溶液
　a
　c
　2Na(s)+O2(g) Na2O2(s)
ΔH=-510.9 kJ·mol-1
(5)钠的某氧化物晶胞如下图,图中所示钠离子全部位于晶胞内。由晶胞图判断该氧化
物的化学式为_________。
(6)天然碱的主要成分为Na2CO3·NaHCO3·2H2O,1 mol Na2CO3·NaHCO3·2H2O经充分加热
得到Na2CO3的质量为________g。
　159
　Na2O
　
解析 (2)NaCl的熔点为800.8 ℃,但电解时温度只有580 ℃,说明加入CaCl2的目的是降
低NaCl的熔点,减少能耗。(3)书写热化学方程式时注意两点,一是生成1 mol Na2O2时放
出510.9 kJ能量;二是物质状态的正确标注。(4)空气中的CO2会与Na2O2反应,水蒸气会
与Na、Na2O2反应,故要依次通过NaOH溶液和浓硫酸以除去CO2和水蒸气。(5)运用均
摊法,灰球个数为8× +6× =4,白球个数为8,则该氧化物为Na2O。(6)根据Na原子守恒
可得2NaHCO3~Na2CO3,则充分加热1 mol Na2CO3·NaHCO3·2H2O得到的Na2CO3的质量为
1.5 mol×106 g·mol-1=159 g。
第2节　铁及其化合物
一、铁及其性质
1.Fe位于元素周期表第四周期第Ⅷ族。原子结构示意图为 。常见价态:+2
和+3。核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,价层电子排布式为3d64s2。
2.物理性质:导热性、延展性良好,有导电性,易被磁铁吸引。
知识清单

(1)铁遇冷的浓硝酸、浓硫酸在其表面形成一层致密的氧化膜(钝化),阻止内部金属进
一步反应。
(2)Fe与过量稀HNO3反应生成Fe3+:
3.化学性质
Fe+N +4H+ Fe3++NO↑+2H2O
(3)Fe与少量稀HNO3反应生成Fe2+:
3Fe+2N +8H+ 3Fe2++2NO↑+4H2O
　
注意
①氧化性酸会把Fe氧化为Fe3+,但当Fe过量时,发生反应:2Fe3++Fe 3Fe2+。②在钢铁
厂的生产中,炽热的铁水或钢水注入模具之前,模具必须进行充分干燥处理,不得留有
水,因为高温条件下,铁可以与水蒸气反应生成H2,可能引发事故。
(4)与铁反应的非金属单质的氧化性强弱决定产物中铁元素为+2价还是+3价,如:
2Fe+3Cl2 2FeCl3、Fe+S FeS
(5)实验:铁及其化合物的性质——铁与水蒸气的反应
实验步骤 ①组装仪器,检查气密性,装入药品;②先点燃湿棉花处酒
精灯,待有水蒸气生成时,再点燃铁粉处酒精灯;③一段时
间后用火柴点燃肥皂泡;④实验结束时,先从肥皂液中撤
出导管,然后熄灭铁粉处酒精灯,最后熄灭湿棉花处酒精
灯(防止倒吸)
实验现象 加热时铁粉红热。用火柴点燃肥皂泡时,发出爆鸣声。
反应后试管内固体仍为黑色
实验结论 铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2:
3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2
考查角度 化学方程式的书写,湿棉花的作用,H2的验纯实验步骤及
物质性质探究等
　
注意
只有红热的铁粉才能与水蒸气反应,实验中注意控制温度。
FeO Fe2O3 Fe3O4
俗名 — 铁红 磁性氧化铁
色、态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体
水溶性 均不溶于水,均不与水反应
Fe的价态 +2 +3 +2、+3
化学性质 能与稀盐酸和稀硫酸反应
—
都具有氧化性,能被CO、H2等还原
FeO不稳定,在空气中受热迅速生成Fe3O4
Fe2O3与铝粉在高温下反应(铝热反应)
用途 可作色素,如用于瓷器制作
中使釉呈绿色 用作油漆、涂料、油墨和
橡胶的红色颜料 磁性材料(如激光打印机的
墨粉中含Fe3O4)
二、铁的氧化物
三、铁的氢氧化物
Fe(OH)2 Fe(OH)3
色、态 白色固体 红褐色固体
溶解性 都难溶于水
与盐酸 反应 Fe(OH)2+2H+ Fe2++2H2O Fe(OH)3+3H+ Fe3++3H2O
受热 分解 — 2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O
制法 可溶性亚铁盐与碱溶液反应:Fe2++2
OH- Fe(OH)2↓ 可溶性铁盐与碱溶液反应:Fe3++3OH-
Fe(OH)3↓
转化 4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3
实验:铁及其化合物的性质——Fe(OH)2的制备

实验步骤 在试管中加入FeSO4溶液,然后滴入NaOH溶液
实验现象 产生白色沉淀,白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐
色
实验原理 在溶液中FeSO4与NaOH反应生成Fe(OH)2沉淀和Na2SO4,
白色的Fe(OH)2被空气中的O2迅速氧化成红褐色的Fe
(OH)3。Fe2++2OH- Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+O2+2H2O
4Fe(OH)3
改进装置
考查角度 Fe(OH)2的制备原理及改进装置的原理,改进装置中止水
夹(开关)闭合的先后及原因
　
注意
①FeSO4溶液必须是新制的,且配制FeSO4溶液所用的蒸馏水及NaOH溶液都要煮沸;②
吸有NaOH溶液的胶头滴管必须伸入FeSO4溶液的液面下后再挤出NaOH溶液;③在盛
有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油等密度小于水而不溶于水的有机化合物,以隔绝
空气。
溶液
3.加碱法
溶液
4.特征试剂法
溶液 紫色褪去→Fe2+
溶液 溶液呈紫色→Fe3+
溶液 蓝色沉淀→Fe3+
四、Fe2+、Fe3+的检验
1.观察法:含Fe2+的溶液呈浅绿色,含Fe3+的溶液呈棕黄色。
2.用KSCN溶液和氯水检验
溶液 溶液变蓝→Fe3+
溶液 蓝色沉淀→Fe2+
溶液 溶液呈橙红色→Fe2+
　
注意
①检验Fe2+时不能先加氯水后加KSCN溶液,也不能向加KSCN后的混合溶液加入足量
的新制氯水(新制氯水可能会氧化SCN-)。②Fe3+、Fe2+、Cl-同时存在时不能用酸性
KMnO4溶液检验Fe2+(Cl-能还原KMnO4,有干扰)。③用邻二氮菲检验Fe2+时,要求溶液pH
必须在2~9之间,因H+浓度较大时,邻二氮菲中的N优先与H+形成配位键;因OH-浓度较大
时,OH-与Fe2+形成Fe(OH)2沉淀。④FeCl3稀溶液可通过将FeCl3晶体溶于浓盐酸后再稀
释得到。
实验步骤 实验现象 实验结论
取少量补铁口服液于小试管中,滴入
KSCN溶液,没有明显现象,再滴加少
量氯水 滴入KSCN溶液后,溶液颜色无变化;
加入少量氯水后,溶液变为红色 补铁口服液中铁元素为+2价
取少量补铁口服液于小试管中,滴入
酸性KMnO4溶液 KMnO4溶液紫色褪去 补铁口服液中铁元素为+2价
取少量补铁口服液于小试管中,滴加
NaOH溶液 先有白色沉淀生成,迅速变成灰绿色,
最后变成红褐色 补铁口服液中铁元素为+2价
命题方向:铁元素价态的检验及对应的实验操作和影响,如用KSCN溶液检验时,要先加入KSCN溶液,再加入氯水,
否则不能排除Fe3+的干扰
实验:铁及其化合物的性质——补铁剂中铁元素价态的检验
注意
补铁剂中常添加抗氧化剂,在具体实验中注意干扰。
五、铁及其化合物的相互转化关系
1.铁及其化合物的主要转化关系
2.从物质分类的角度理解铁的化合物的性质
(1)Fe2O3、FeO都属于碱性氧化物,能与酸反应生成盐和水。
Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O
FeO+2H+ Fe2++H2O
(2)FeSO4和FeCl3都属于盐,能和碱反应生成Fe(OH)2及Fe(OH)3。
Fe2++2OH- Fe(OH)2↓
Fe3++3OH- Fe(OH)3↓
(3)Fe(OH)2和Fe(OH)3都属于难溶性碱,能与酸反应生成盐和水。
Fe(OH)2+2H+ Fe2++2H2O
Fe(OH)3+3H+ Fe3++3H2O
3.从化合价的角度理解铁及其化合物的氧化性和还原性

(1)Fe的还原性
Fe+2HCl FeCl2+H2↑
Fe+CuSO4 FeSO4+Cu
2Fe+3Cl2 2FeCl3
(2) 的氧化性和还原性
Fe2++Zn Fe+Zn2+
2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-
5Fe2++8H++Mn 5Fe3++Mn2++4H2O
(3) 的氧化性
2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+
2Fe3++2I- 2Fe2++I2
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
2Fe3++H2S 2Fe2++S↓+2H+
2Fe3++SO2+2H2O 2Fe2++4H++S
1.(2025北京海淀二模,7)下列关于FeCl2和FeCl3两种溶液的说法不正确的是 (　　　 )
A.FeCl2和FeCl3溶液均呈酸性
B.保存时均需加入少量铁粉
C.可利用与铜粉的反应比较Fe2+、Fe3+的氧化性强弱
D.分别加入NaOH溶液,久置后均能观察到红褐色沉淀
即练即清
B
　
解析　Fe2+、Fe3+均易水解生成H+,则FeCl2和FeCl3溶液均呈酸性,A正确。为防止Fe2+氧
化,保存FeCl2溶液时需加入铁粉;但FeCl3溶液中若加入铁粉,Fe3+会与Fe反应生成Fe2+,B
错误。Fe3+可将Cu氧化为Cu2+,Fe2+无法氧化Cu,可说明氧化性:Fe3+>Fe2+,C正确。FeCl3溶
液中加入NaOH溶液直接生成Fe(OH)3红褐色沉淀,FeCl2溶液中加入NaOH溶液,先生成
白色沉淀[Fe(OH)2],沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,即Fe(OH)3,D正确。
2.(2026届河北衡水二中一调,12)部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下
列推断不合理的是 (　　　 )
A.通过化合反应和复分解反应均能直接得到d
B.e不稳定,在空气中灼烧最终会转化为b
C.h具有强氧化性,在日常生活中可用于生活用
水的消毒与净化
D.a→f→g→d的每步转化均可一步实现
B
　
解析　由题图知,d是Fe(OH)3,可通过化合反应[4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3]和复
分解反应[FeCl3+3NaOH Fe(OH)3↓+3NaCl]直接得到,A正确;e为Fe(OH)2,不稳定,在
空气中灼烧时Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3,Fe(OH)3在灼烧时发生分解,最终产物为Fe2O3,B
错误;h中Fe元素显+6价,则h为高铁酸盐,具有强氧化性,在日常生活中可用于生活用水
的消毒与净化,C正确;Fe Fe2+ Fe3+ Fe(OH)3,a→f→g→d的每步转
化均可一步实现,D正确。
3.(2025北京东城二模,10)用如图所示装置研究铁粉与水蒸气的反应。观察到肥皂液中
有气泡产生,点燃肥皂泡听到爆鸣声;实验结束后,试管中残留的黑色固体能被磁体吸
引。下列分析不正确的是 (　　　 )
A.由“肥皂液中有气泡产生”,不能推断铁与
水蒸气发生了反应
B.铁粉与水蒸气的反应需要持续加热,推断该
反应为吸热反应
C.由“点燃肥皂泡听到爆鸣声”,推断有氢气生成
D.加热和使用粉末状的铁均能加快铁与水蒸气的反应
B
　
解析　加热时,试管内空气膨胀,会使肥皂液中有气泡产生,同时加热湿棉花产生的水蒸
气也会使肥皂液中有气泡产生,故肥皂液中有气泡产生,不能推断铁与水蒸气发生了反
应,A正确。反应需要持续加热,与反应是吸热反应还是放热反应没有直接关系,B错
误。点燃肥皂泡听到爆鸣声,说明有可燃性气体生成,根据反应物的元素组成,可知应有
H2生成,C正确。加热或增大铁与水蒸气的接触面积(使用粉末状的铁),都能加快反应速
率,D正确。
第3节　金属资源的开发利用
一、金属冶炼
1.金属冶炼的实质:用还原剂将金属从其化合物中还原出来。
2.金属冶炼的方法
根据金属活动性不同,选择不同的冶炼方法。

(1)电解法:适合冶炼金属活动性很强的金属。
知识清单
2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑
2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑
MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑
注意
①在电解熔融NaCl时,生成的Na易挥发,同时易分散在熔融盐中难以分离,常加入CaCl2
来避免上述情况发生。②钾的沸点低于钠,冶炼金属钾一般用:KCl+Na NaCl+K↑。
(2)热还原法:用还原剂(C、CO、H2、Al等)还原金属氧化物,适合冶炼较活泼的金属。
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
2Al+Cr2O3 Al2O3+2Cr
4Na+TiCl4(熔融) 4NaCl+Ti
WO3+3H2 W+3H2O
(3)热分解法:适合冶炼不活泼的金属。
2HgO 2Hg+O2↑
2Ag2O 4Ag+O2↑
注意
湿法炼铜:Fe+CuSO4 FeSO4+Cu
　
二、镁、铝、铜及其化合物
1.镁及其化合物
(1)镁(Mg)
①物理性质:银白色、有金属光泽的固体,密度、硬度较小,导电性、导热性、延展性良
好。

③用途:用于信号弹和焰火,镁合金用于制造航天部件等。
(2)氧化镁(MgO):白色粉末,熔点高,可作耐高温、耐火材料,是一种碱性氧化物。
(3)氢氧化镁[Mg(OH)2]:白色固体,难溶于水,溶解度小于碳酸镁,是一种中强碱。
②化学性质
(4)从海水中提取金属镁的方法

注意
①脱水时,为防止MgCl2水解,应在HCl氛围中进行;②应电解熔融氯化镁制取镁。
　
2.铝及其化合物
(1)铝(Al)
①物理性质:银白色、有金属光泽的固体,密度、硬度较小,导电性、导热性、延展性良
好。

③用途:制作导线,铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。
(2)氧化铝(Al2O3)
①物理性质及用途:白色固体,难溶于水,熔、沸点高;可作耐火材料、冶炼铝的原料。
②化学性质
②化学性质
a.两性氧化物:Al2O3+6H+ 2Al3++3H2O、Al2O3+2OH-+3H2O 2[Al(OH)4]-。
b.发生分解:2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑。
(3)氢氧化铝[Al(OH)3]
①物理性质及用途:白色不溶于水的固体,可用于制药。
②两性氢氧化物:Al(OH)3+3H+ Al3++3H2O、Al(OH)3+OH- [Al(OH)4]-。
(4)四羟基合铝酸钠{Na[Al(OH)4]}
①与少量盐酸反应:[Al(OH)4]-+H+ Al(OH)3↓+H2O。
②与足量盐酸反应:[Al(OH)4]-+4H+ Al3++4H2O。
③与足量CO2反应:[Al(OH)4]-+CO2 Al(OH)3↓+HC 。
④与AlCl3溶液反应:3[Al(OH)4]-+Al3+ 4Al(OH)3↓。
(5)明矾[KAl(SO4)2·12H2O]
①电离方程式:KAl(SO4)2·12H2O K++Al3++2S +12H2O
②Al3+水解产生的Al(OH)3胶体具有吸附性,可用于净水。
(6)从铝土矿中获取金属Al
　
知识拓展 铝制品的表面处理
　　在空气中,铝的表面自然形成的氧化膜比较薄,耐腐蚀性不够强,为了适用于不同的
用途常增加膜的厚度、对氧化膜着色(如用铬酸作氧化剂进行化学氧化,可以使氧化膜
呈现美丽的颜色)。
3.铜及其化合物
(1)铜(Cu)
①物理性质:紫红色固体,导热性、导电性、延展性良好。
②化学性质

　
注意
铜与氧化性强的Cl2、O2反应生成+2价铜的化合物,与氧化性弱的S反应生成+1价铜的
化合物。
(2)铜的化合物及转化

①氧化亚铜(Cu2O):砖红色固体,难溶于水,在稀硫酸中发生歧化反应:Cu2O+2H+
Cu2++Cu+H2O。
②无水CuSO4:遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O),可用于检验水。
三、金属材料
1.金属材料:包括纯金属和它们的合金。
2.合金
(1)组成:两种或两种以上的金属(或金属与非金属)加热熔合生成的具有金属特性的物
质。
(2)性能:熔点一般比各成分金属低,硬度和强度一般比各成分金属大。
3.几种常见的合金
　
知识拓展
稀土金属
　　元素周期表中原子序数从57~71(从镧到镥,称为镧系元素)的15种元素以及钪和钇,
共17种金属元素,它们性质相似,并在自然界中共生,它们就是稀土元素。稀土金属既可
以单独使用,也可以用于生产合金。它们又被称为“冶金工业的维生素”。
1.金属的冶炼与生产、生活及国防军事等领域密切相关。下列有关金属冶炼的原理错
误的是　 (　　　 )
A.用电解法制取金属钠:2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑
B.用Na等活泼金属为还原剂冶炼Ti:4Na+TiCl4 Ti+4NaCl
C.用Al作还原剂(铝热剂)冶炼金属V:3V2O5+10Al 6V+5Al2O3
D.用H2作还原剂冶炼金属Ag:Ag2O+H2 2Ag+H2O
即练即清
D
　
解析　根据 ,可知电解熔
融NaCl可制取金属Na, A正确。Na的金属活动性大于Ti,可将Ti从TiCl4中还原出来,反
应的化学方程式为4Na+TiCl4 Ti+4NaCl,B正确。金属活动性:Al>V,可用Al作还原
剂冶炼金属V(铝热反应),反应的化学方程式为3V2O5+10Al 6V+5Al2O3,C正确。根
据A中信息,可知冶炼Ag一般用热分解法,即2Ag2O 4Ag+O2↑,D错误。
2.用镁还原TiCl4可制取高熔点的金属钛,工艺流程如图。下列说法不正确的是(　　　 )

A.工业上电解熔融MgCl2可制备金属Mg
B.“高温还原”时,发生反应的化学方程式为2Mg+TiCl4 Ti+2MgCl2
C.用金属镁还原TiCl4过程中需通入N2或Ar作保护气
D.“真空蒸馏”的目的是使Mg、MgCl2气化,实现与Ti的分离
C
　
解析　由题中信息:“用镁还原TiCl4可制取高熔点的金属钛”,可知电解镁的二元化合
物得到单质镁,高温还原时发生反应2Mg+TiCl4 Ti+2MgCl2。真空蒸馏时将生成的
MgCl2以及未反应的Mg与Ti分离。MgO的熔点高,工业生产中一般采用电解熔融MgCl2
的方法制备金属Mg,A、B正确。在高温下Mg和N2能发生反应,故不能用N2作保护气,
可用Ar作保护气,C错误。由于金属钛的熔点很高,故可通过“真空蒸馏”使Mg、
MgCl2以气体形式存在,实现与Ti的分离,D正确。
3.硫酸锰是一种重要的化工中间体。一种以高硫锰矿(主要成分为含锰化合物及FeS)
为原料制备硫酸锰的工艺流程如下:

已知:①“混合焙烧”后烧渣含MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO;
②金属离子在水溶液中沉淀的pH范围如下表所示(25 ℃):
物质 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mn(OH)2 Al(OH)3
开始沉淀 1.9 7.6 7.3 3.0
完全沉淀 3.2 9.6 9.3 5.2
③离子浓度≤10-5 mol·L-1时,认为离子沉淀完全。
(1)传统工艺处理高硫锰矿时,不经“混合焙烧”,而是直接用H2SO4浸出,其缺点为
_________________________________________________。
(2)为提高原料利用率,“混合焙烧”时常采取的措施______________________________。
(3)“氧化”步骤发生反应的离子方程式为_____________________________________,
若省略“氧化”步骤,造成的影响是____________________________________________
__________________________________。
(4)“中和除杂”时,应控制溶液的pH范围是__________________。
　5.2≤pH<7.3
Fe2+完全沉淀时,Mn2+已经完全沉淀,造成Mn2+损失
MnO2+4H++2Fe2+ Mn2++2Fe3++2H2O
将矿石粉碎(或通入足量的空气等)
　产生H2S等气体,污染环境(或锰的浸出率低等)
(或Fe2+去除不完全,影响产品纯度)
(5)“氟化除杂”后,c(F-)=0.05 mol/L,则溶液中c(Mg2+)和c(Ca2+)的比值=_________[已知:
Ksp(MgF2)=6.4×10-10;Ksp(CaF2)=3.6×10-12]。
(6)“碳化结晶”生成MnCO3沉淀时发生反应的离子方程式为____________________
____________________。
MnCO3↓+CO2↑+H2O
　Mn2++2HC
流程分析
　
解析 (1)不经“混合焙烧”,直接用H2SO4浸出,FeS与H2SO4反应生成H2S气体,污染环
境。(2)将矿石粉碎可增大矿石与空气的接触面积,能提高原料利用率;通入足量的空
气,也可提高原料利用率。(3)MnO2将Fe2+氧化为Fe3+,自身被还原为Mn2+,根据得失电子
守恒可得MnO2+2Fe2+ Mn2++2Fe3+,结合电荷守恒和体系环境呈酸性,可知在左边加
“4H+”,最后结合原子守恒可知在右边加“2H2O”,则反应的离子方程式为MnO2+4H+
+2Fe2+ Mn2++2Fe3++2H2O;若不将Fe2+氧化为Fe3+,根据题表中给出的金属离子完全沉
淀时的pH可知,Fe2+完全沉淀时,Mn2+已经完全沉淀,造成Mn2+损失。(4)“中和除杂”时,
加入CaCO3调节pH,将Fe3+、Al3+沉淀完全,Mn2+不沉淀,则根据金属离子在水溶液中沉淀
的pH范围知,应控制溶液pH范围为5.2≤pH<7.3。(5)“氟化除杂”后,Ca2+、Mg2+转化
为CaF2、MgF2,除杂后的溶液为MgF2、CaF2的饱和溶液,溶液中c(F-)=0.05 mol/L,则有
= = = = 。(6)“碳化结晶”时,Mn2+和HC
反应生成MnCO3沉淀,促进了HC 的电离,HC 电离出的H+与HC 结合生成CO2和H2
O,根据电荷守恒和原子守恒,可知离子方程式为Mn2++2HC MnCO3↓+CO2↑+H2O。
微专题1 化工流程题解题策略
一、化工流程图的结构特点
　
解题技巧
　　①读题时可先对比原料与产品的成分,初步分析生产过程中保留了哪些元素或物
质,除去了哪些元素或物质,引入了哪些成分,结合流程图分析杂质元素在哪些工序中被
除去。
②比较原料与产品中主要元素的化合价是否一致,若升高或降低,要结合流程图找出生
产过程中可能用到的氧化剂或还原剂;若不变,中间过程中加入的氧化剂或还原剂一般
是为了除去杂质等。
二、化工流程中的操作
1.原料的预处理
预处理操作 说明
粉碎、研磨、 球磨、乳化 作用:增大反应物接触面积,加快反应速率,使反应更充分,提高原料利用率
浸取 作用 使原料转化为离子进入溶液中
类型 水浸:溶解、过滤,分离溶解性不同的
物质
酸浸:使原料中的碱性物质、两性物
质、活泼金属等溶解进入溶液。注
意酸的性质以及对后续操作的影响,
如用硫酸浸取,若体系中存在Ba2+、
Ca2+、Pb2+等会形成相应的硫酸盐沉
淀,过滤可除去,但因CaSO4微溶,可能
会进行二次除杂(除尽Ca2+);如用盐酸
浸取,需要控制反应温度防止HCl大
量挥发,后续若加入ClO-、Mn 等氧
化剂时会与Cl-反应产生Cl2
浸取 类型 碱浸:使原料中的酸性物质、两性物
质、部分金属、Si等溶解进入溶液;
也可除去原料中的油污
盐浸:利用盐类的水解调节溶液pH
(相当于酸浸或碱浸),或与原料中的
成分发生氧化还原反应
提高浸出 率的方法 适当升温、适当增大酸(或碱)的浓
度、将矿石粉碎(减小矿粉的粒径)、
搅拌、超声、延长浸取时间等
焙烧、煅烧、 灼烧 作用:①使热稳定性差的物质发生分解,便于后续提取; ②除去原料中的可燃性杂质(木炭、有机化合物等); ③将低价元素氧化为高价元素(例如将金属硫化物中的硫元素转化为SO2而
除去)
2.反应条件的控制
(1)改变温度要达到的目的
①改变反应速率。
②改变物质的溶解度(注意气体溶解度随温度升高而减小)。
③防止物质分解或挥发(H2O2、NH3·H2O、铵盐、硝酸等易分解,有机溶剂、气体等易
挥发)。
④促进或抑制平衡移动(例如水解平衡)。
⑤催化剂的活性在某温度下达到最高。
⑥防止副反应发生。
　
方法技巧
回答温度过低、过高时的思路

(2)改变压强要达到的目的
①控制反应速率。
②促进或抑制平衡移动。
③改变气体溶解度。
④真空防氧化(也可充入氩气、氮气等保护气)。
⑤减压蒸馏可降低蒸馏温度,防止物质分解。
⑥减压可降低对设备的要求。
(3)调节溶液pH要达到的目的

例:下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示。
物质 开始沉淀pH 沉淀完全pH
Fe(OH)3 1.5 3.7
Fe(OH)2 7.6 9.6
Mn(OH)2 8.3 9.8
若要除去Mn2+溶液中含有的Fe2+,可先用氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+,再调节溶液的pH为3.7
≤pH<8.3。
注意
①除去混合体系中的Cu2+、Ag+、Pb2+常用H2S或Na2S等作沉淀剂;②除去Mg2+、Ca2+常
用HF或NaF等作沉淀剂。
过滤 分离难溶物和可溶物,根据特殊需要可采用趁热过滤、抽滤等方法
抽滤(减压过滤) 过滤速度快,并可缩短干燥时间
萃取和分液 利用物质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同来分离、提纯物质
蒸发结晶 提取溶解度随温度升高变化不大的物质,如NaCl
蒸发浓缩、冷却结晶 提取溶解度随温度升高明显增大的物质、易水解的物质或结晶水合物,如KNO3、FeCl3、CuSO4·5H2O
蒸馏和分馏 分离沸点不同且互溶的液体的混合物
减压蒸馏(减压蒸发) 减小压强,使液体沸点降低,防止物质受热分解或挥发
冷却法 利用某些气体易液化的特点来分离气体,如合成氨工业中采用冷却法分离氨气
反萃取 被萃取物萃入有机相后,可能需要使其重新返回水相,则需要把反萃剂(一般为无机酸或碱的水溶液)加入有机相,使被萃取物转入水相,这一过程相当于萃取的逆过程,故称为反萃取
3.物质转化过程中分离、提纯的常用方法
4.获得产品阶段的常用操作
洗涤 洗涤时要减少产品溶解损失,结合产品性质选择合适的
洗涤剂;有机溶剂洗涤(有机物易挥发)能缩短干燥时间
在气体氛围中蒸发 如从溶液中析出FeCl3、AlCl3等溶质时,应在HCl氛围中
加热,以防水解
蒸发浓缩、冷却结晶 如除去KNO3中的少量NaCl,获得KNO3晶体
蒸发结晶、趁热过滤 如除去NaCl中的少量KNO3,获得NaCl晶体
重结晶 提纯晶体
　
注意
趁热过滤时,如果目标产物在滤渣中,则目的是避免杂质降温析出造成产品纯度下降;如
果目标产物在滤液中,则目的是避免产物降温析出造成产率降低。

5.循环物质的确定
即练即清
典例1 (2025福建厦门第四次质检,5)利用铬铁矿粉[主要成分为亚铬酸亚铁Fe(CrO2)2,
含少量Al2O3杂质]制备重要化工原料Cr(OH)3的工业流程如图所示。

已知:Al2O3+Na2CO3 2NaAlO2+CO2↑,2Cr +2H+ Cr2 +H2O。
下列说法错误的是 (　　　 )
A.“焙烧”过程被氧化的元素为Fe、Cr
B.“焙烧”后的固体进行粉碎能提高“水浸”时Cr元素的浸出率
C.“沉铝”时加入的试剂X为NaOH溶液
D.“还原”环节的离子方程式为Cr2 +3SO2+2H+ 2Cr3++3S +H2O
C
　
解析　“焙烧”过程中Fe(CrO2)2(其中Fe为+2价、Cr为+3价)被氧化为 Cr (Cr为+6
价)和Fe2O3,Fe、Cr元素被氧化,A正确;“焙烧”后的固体进行粉碎可增大接触面积,提
高“水浸”时Cr元素的浸出率,B正确;由题干信息知,“焙烧”后Al2O3转化为NaAlO2
[注意:焙烧过程中没有水参与反应,生成的是NaAlO2],NaAlO2在“水浸”时转化为Na
[Al(OH)4],故“沉铝”时加入的试剂X不能为NaOH溶液,可为CO2,C错误;根据2Cr +2
H+ Cr2 +H2O,可知酸性条件下,平衡正向移动,+6价Cr主要以Cr2 形式存在,“还
原”时通入SO2,将Cr2 还原为Cr3+,离子方程式为Cr2 +3SO2+2H+ 2Cr3++3S +
H2O,D正确。
典例2 (2025黑龙江齐齐哈尔三模,16)铈的氧化物CeO2是提高净化汽车尾气催化剂性
能的一种重要添加剂,此外在光催化剂以及抗菌陶瓷和富氧离子环保涂料方面也有广
泛应用;工业上利用主要成分为CeCO3F的氟碳铈矿石制取CeO2的工艺流程如下:
(1)“焙烧”过程中常采用高压空气、逆流操作(空气从焙烧炉下部通入,矿粉从中上部
加入),这样操作的目的是_______________________________________________。
(2)“焙烧”过程中生成1 mol气体X时转移电子的数目为______________。
(3)上述流程中CeO2与盐酸反应的离子方程式为___________________________________,
该流程中为了避免产生污染性气体,其中盐酸可用稀硫酸和___________替换
(填物质名称)。
(4)写出“沉铈”过程中反应的离子方程式:______________________________________
________。若“沉铈”中,Ce3+恰好沉淀完全[c(Ce3+)=1.0×10-5 mol/L],此时溶液的pH为5,
则溶液中c(HC )=_________mol/L(保留2位有效数字)。已知:常温下 (H2CO3)=4.3×10 -7,
　0.18
　2Ce3++6HC Ce2(CO3)3↓+3CO2↑+
　过氧化氢
2CeO2+2Cl-+8H+ 2Ce3++Cl2↑+4H2O
　6.02×1023
　增大氧气浓度,增大固体接触面积,提高焙烧速率
3H2O
(H2CO3)=5.6×10-11,Ksp[Ce2(CO3)3]=1.0×10-28。
(5)CeO2在汽车尾气净化器中发挥关键作用,铈的氧化还原特性使其能够在不同的情况
下进行氧气的供给和消耗。写出CeO2供氧并生成CeO的化学方程式:_______________
____________。
2CeO2
2CeO+O2↑
流程分析
　
解析 (1)采用高压空气可增大O2浓度,采用逆流操作(空气从焙烧炉下部通入,矿粉从
中上部加入),可增大反应物的接触面积,都可提高焙烧速率。(2)主要成分为CeCO3F的
氟碳铈矿石经“焙烧”得到CeO2、CeF4,Ce元素化合价从+3升高到+4,被氧化,O2作氧
化剂,根据元素守恒可得气体X为CO2,根据得失电子守恒和原子守恒可得“焙烧”时
发生的化学反应为4CeCO3F+O2 3CeO2+CeF4+4CO2,则每生成4 mol CO2转移4 mol
电子,故生成1 mol CO2转移电子的数目为6.02×1023。(3)CeO2、CeF4中加盐酸和H3BO3
后,CeO2、CeF4转化为CeCl3、Ce(BF4)3,Ce元素化合价从+4降低为+3,根据物质性质及反
应前后元素化合价的变化,可知HCl作还原剂,被氧化为Cl2;根据得失电子守恒可得2
CeO2+2Cl- 2Ce3++Cl2↑,根据电荷守恒可知在左边加“8H+”,最后根据原子守恒可
知在右边加“4H2O”,则离子方程式为2CeO2+2Cl-+8H+ 2Ce3++Cl2↑+4H2O;为避免
产生污染性气体Cl2,可用稀硫酸提供酸性环境,H2O2作还原剂。(4)结合流程分析,可知
“沉铈”过程中CeCl3和NH4HCO3反应生成Ce2(CO3)3沉淀、CO2、NH4Cl和H2O,根据电
荷守恒和原子守恒可得反应的离子方程式为2Ce3++6HC Ce2(CO3)3↓+3H2O+3
CO2↑;若“沉铈”中,Ce3+恰好沉淀完全,c(Ce3+)=1.0×10-5 mol/L,则c(C )=
=10-6 mol/L,此时溶液的pH=5,即c(H+)=10-5 mol/L,则溶液中c(HC )=
= mol/L≈0.18 mol/L。(5)CeO2供氧并生成CeO,Ce元素的化合价
降低,则另一产物为O2,根据得失电子守恒和原子守恒可得反应的化学方程式为2CeO2
2CeO+O2↑。
变式　〔变考查点:涉及萃取与反萃取〕(2026届四川成都树德中学开学考,17)稀有金
属钒和钛在钢铁、化工、航空航天等领域应用广泛。一种利用钒钛磁铁矿精矿(主要
成分为Fe3O4、FeV2O4、TiO2和SiO2)综合提取钒、钛,并同步制备黄铵铁矾的工艺流程
如下图所示:

已知:①“加压焙烧”过程中存在反应2FeCl3(s) 2FeCl2(s)+Cl2(g),生成的Cl2会对钒
钛磁铁矿精矿“二次氯化”;
②“酸浸”所得溶液中钒、钛分别以V 、TiO2+形式存在。
回答下列问题:
(1)基态钛原子的价电子排布式为___________;已知FeV2O4中Fe为+2价,则V的化合价为
__________。
(2)“加压焙烧”中FeV2O4经“二次氯化”转化为VO2Cl和FeCl2的化学方程式为
______________________________。
(3)“酸浸”时,产生的“浸出渣”的主要成分为_________(填化学式)。
+3
　3d24s2
　FeV2O4+2Cl2 FeCl2+2VO2Cl
　SiO2
(4)已知Ksp[TiO(OH)2]=1×10-29,“沉钛”时,为使TiO2+沉淀完全(c≤1.0×10-5 mol·L-1),需要
调节溶液的pH不低于________;该过程中,加入适量铁粉的目的为__________________
___________________。
(5)“氧化”时,H2O2的使用量远大于理论计算量,可能的原因为____________________
_______________。
(6)“萃取”时,V 先转化为H2V10 ,再与萃取剂R3N结合,其过程可表示为4R3N+4H++
H2V10 [R3NH]4H2V10O28。据此分析“反萃取”过程中加入Na2CO3溶液的作用为
______________________________________________________________。
(7)“沉铁”时,生成黄铵铁矾的离子方程式为__________________________________
_____________________________。
　N +3Fe3++2S +6H2O
　消耗H+,使萃取反应的平衡逆向移动,使H2V10 与萃取剂分离
　产生的Fe3+催化
　调节溶液pH使
　2.0
TiO2+沉淀完全
H2O2的分解
NH4Fe3(SO4)2(OH)6↓+6H+
流程分析
　
解析 (1)钛为22号元素,其价电子排布式为3d24s2;已知FeV2O4中Fe为+2价,根据化合物
中各元素正、负化合价的代数和为零,可得V的化合价为+3。
(2)“加压焙烧”中FeV2O4经“二次氯化”转化为VO2Cl和FeCl2,V元素化合价从+3升
高到+5,根据得失电子守恒和原子守恒可得化学方程式为FeV2O4+2Cl2 FeCl2+
2VO2Cl。
(3)根据流程分析及已知信息知,“酸浸”时,Ti、V、Fe等元素进入溶液,SiO2不溶于盐
酸,则“浸出渣”的主要成分为SiO2。
(4)“沉钛”时,当TiO2+沉淀完全时,c(TiO2+)≤1×10-5 mol·L-1,Ksp[TiO(OH)2]=c(TiO2+)·c 2
(OH-)=1×10-29,则c(OH-)≥1×10-12 mol·L-1, c(H+)≤1×10-2 mol·L-1,则需要调节溶液的pH不
低于2;Fe粉能与H+反应,加入适量Fe粉的目的是消耗H+,调节溶液pH,使TiO2+沉淀完
全。
(5)“氧化”时,H2O2将Fe2+氧化为Fe3+,产生的Fe3+会催化H2O2的分解,故H2O2用量比理论
量要大。
(6)Na2CO3与H+反应,使c(H+)减小,萃取反应平衡逆向移动,使H2V10 与萃取剂分离。
(7)“沉铁”时,加入(NH4)2SO4,生成黄铵铁矾[NH4Fe3(SO4)2(OH)6],为非氧化还原反应,结
合原子守恒和电荷守恒可得反应的离子方程式为N +3Fe3++2S +6H2O NH4Fe3
(SO4)2(OH)6↓+6H+。

展开更多......

收起↑